Daya

Bagian dari seri artikel mengenai
Mekanika klasik
${\displaystyle {\vec {F}}=m{\vec {a}}}$ Hukum kedua Newton
Sejarah Garis waktu
Cabang Benda langit Dinamika Kinematika Kinetika Kontinuum Statika Statistika Terapan
Dasar Asas D'Alembert Daya mekanik Energi kinetik potensial Gaya Impuls Inersia / Momen inersia Kecepatan Kelajuan Kerangka acuan Usaha mekanik Kerja maya Massa Momen Momentum Momentum sudut Pasangan Percepatan Ruang Torsi Waktu
Rumus Hukum gerak Newton Mekanika analisis Mekanika Lagrange Mekanika Hamilton Mekanika Routh Persamaan Hamilton–Jacobi Persamaan gerak Appell Persamaan Udwadia–Kalaba
Topik inti Benda tegar dinamika persamaan Euler Friksi Gaya fiksi Gerak (linear) Gerak harmonik sederhana Getaran Hukum gerak Euler Hukum gerak Newton Hukum gravitasi universal Newton Inersia / Kerangka acuan non-inersia Kecepatan relatif Mekanika gerak partikel planar Osilator harmonis Peredaman (rasio) Perpindahan Persamaan gerak
Rotasi Gerak melingkar Kerangka acuan berotasi Gaya sentripetal Gaya sentrifugal reaktif Gaya coriolis Pendulum Kecepatan tangensial Kecepatan putar Percepatan sudut / perpindahan / frekuensi / kecepatan
Ilmuwan Galileo Newton Kepler Horrocks Halley Euler d'Alembert Clairaut Lagrange Laplace Hamilton Poisson Daniel Bernoulli Johann Bernoulli Cauchy
l b s

Daya merupakan jumlah usaha yang dilakukan tiap satu satuan waktu.^[1] Satuan yang digunakan untuk menyatakan daya yaitu Joule per detik atau Watt.^[2] Penamaan ini untuk menghormati James Watt, penemu mesin uap abad ke-18 Masehi. Daya adalah besaran skalar. Dalam fisika, daya adalah kecepatan dalam melakukan kerja. Daya sama dengan jumlah energi yang diperlukan per satuan waktu.

Integral daya terhadap waktu mendefinisikan kerja yang dilakukan. Karena integral tergantung lintasan dari gaya dan torsi, maka perhitungan kerja tergantung lintasan.

Sebagai konsep fisika dasar, daya membutuhkan perubahan pada benda dan waktu yang spesifik ketika perubahan muncul. Hal ini berbeda dengan konsep kerja, yang hanya mengukur perubahan kondisi benda. Misal, kerja yang dilakukan seseorang adalah sama ketika mengangkat beban ke atas tidak peduli ia lari atau berjalan, namun dibutuhkan daya lebih besar untuk berlari karena kerja dilakukan pada waktu yang lebih singkat.

Daya keluaran motor listrik adalah hasil perkalian antara torsi yang dihasilkan motor dengan kecepatan sudut dari tangkai keluarannya. Daya pada kendaraan bergerak adalah hasil kali gaya traksi roda dengan kecepatan kendaraan. Kecepatan di mana bohlam lampu mengubah energi listrik menjadi cahaya dan panas diukur dalam watt—semakin tinggi nilainya, maka dibutuhkan energi listrik per satuan waktu yang makin banyak.^[3][4]

Dimensi dari daya adalah energi dibagi waktu. Satuan SI daya adalah watt (W), yaitu satu joule per detik. Satuan daya lainnya adalah erg per detik (erg/s), daya kuda (hp), daya kuda metrik (Pferdestärke (PS) atau cheval vapeur (CV)), dan foot-pounds per menit. Satu daya kuda sama dengan 33.000 foot-pounds per menit, atau daya yang dibutuhkan untuk mengangkat beban 550 pound sejauh 1 kaki dalam 1 detik, sama dengan 746 watt. Satuan daya lainnya adalah dBm, pengukuran logaritmik relatif dengan acuan 1 milliwatt; kalori makanan per jam (disebut kilokalori per jam); Btu per jam (Btu/h); dan ton refrigerasi (12.000 Btu/jam).

Daya listrik dapat dibuat dari pengubahan daya kerja selama proses induksi elektromagnetik berlangsung di dalam kumparan magnet. Tegangan induksi pada batang penghantar yang berada di dalam suatu medan magnet akan menghasilkan arus induksi dengan nilai tertentu. Tegangan dan arus induksi ini menghasilkan daya dalam satuan Joule yang sama dengan daya yang dibebaskan ke dalam konduktor. Daya dalam satuan Joule ini dihasilkan sebagai akibat adanya kerja mekanik yang berasal dari proses menggerakkan batang penghantar. Sedangkan pada batang penghantar terdapat gaya yang bergerak secara berlawanan arah, sehingga daya mekanik berubah menjadi daya listrik.^[5]

Penyaluran daya listrik melalui kabel selalu menghasilkan rugi-rugi daya. Pengurangan rugi-rugi daya dilakukan dengan memperkecil nilai hambatan listrik di dalam kabel. Nilai hambatan dapat dikurangi dengan menggunakan bahan listrik dengan hambatan jenis yang kecil, seperti tembaga atau aluminium. Hambatan jenis suatu bahan listrik merupakan suatu ketetapan yang tidak dapat diubah, sehingga pengurangan nilai hambatan listrik hanya dapat mencapai nilai minimum tertentu. Penurunan nilai dapat dilakukan lagi dengan melakukan rekayasa bahan listrik. Cara pertama untuk merekayasa bahan agar hambatan listriknya sangat kecil ialah melakukan pencampuran bahan-bahan listrik sehingga ditemukan hambatan yang lebih kecil dari bahan listrik yang ada di alam. Cara kedua ialah menggunakan kabel dengan luas penampang lebih besar. Hambatan listrik akan semakin kecil jika luas penampang semakin besar. Cara kedua tidak dapat diterapkan secara efektif pada pekerjaan teknis kelistrikan karena penampang besar bersifat kaku dan sulit dibengkokkan. Sifat ini mengakibatkan kesulitan dalam penyambungan. Cara yang paling umum digunakan dalam penyaluran daya listrik ialah dengan membuat kabel dalam bentuk serabut. Kabel serabut terdiri dari serabut-serabut dengan luas penampang kecil. Hambatan kabel menjadi kecil karena jumlah serabut banyak sehingga luas penampang total seluruh serabut menjadi besar. Selain itu, kabel serabut masih mudah untuk digulung atau dililit.^[6]

Daya pada sistem mekanik adalah kombinasi gaya dan perpindahan. Daya merupakan perkalian antara gaya pada objek dengan kecepatan objek, atau perkalian torsi pada shaft dengan kecepatan sudut shaft.

Daya mekanik juga merupakan turunan kerja terhadap waktu. Dalam mekanika, kerja mekanik yang dilakukan oleh gaya F pada objek yang bergerak sepanjang kurva C dinyatakan oleh integral garis:

${\displaystyle W_{C}=\int _{C}\mathbf {F} \cdot \mathbf {v} \,\mathrm {d} t=\int _{C}\mathbf {F} \cdot \mathrm {d} \mathbf {x} ,}$

dengan x mendefinisikan jalur C dan v adalah kecepatan gerak.

Daya pada titik manapun sepanjang kurva C adalah turunan waktu

${\displaystyle P(t)={\frac {\mathrm {d} W}{\mathrm {d} t}}=\mathbf {F} \cdot \mathbf {v} =-{\frac {\mathrm {d} U}{\mathrm {d} t}}.}$

Pada satu dimensi, dapat disederhanakan menjadi:

${\displaystyle P(t)=F\cdot v.}$

Pada benda berotasi, daya adalah hasil perkalian torsi τ dan kecepatan sudut ω,

${\displaystyle P(t)={\boldsymbol {\tau }}\cdot {\boldsymbol {\omega }},\,}$

dengan ω diukur dalam radian per detik.${\displaystyle \cdot }$ melambangkan perkalian skalar.

Pada sistem tenaga fluida seperti aktuator hidraulis, daya dinyatakan dengan

${\displaystyle P(t)=pQ,\!}$

dengan p adalah tekanan dalam pascal, atau N/m² dan Q adalah kecepatan alir volumetrik dalam m³/s (satuan SI).

Dalam Sistem Satuan Internasional, daya listrik dinyatakan dengan satuan Watt (W). Daya listrik juga dapat dinyatakan dalam satuan Joule/detik (J/s). Pada beberapa penerapan praktis, daya listrik dinyatakan dalam kiloWatt (kW) atau MegaWatt (MW).^[7]

Daya listrik P yang dihasilkan komponen sama dengan

${\displaystyle P(t)=I(t)\cdot V(t)\,}$

di mana

P(t) adalah daya, diukur dalam watt (joule per detik)

V(t) adalah perbedaan potensial sepanjang komponen, diukur dalam volt

I(t) adalah arus listrik, diukur dalam ampere

Jika komponen adalah resistor dengan rasio tegangan terhadap arus dengan waktu tetap, maka:

${\displaystyle P=I\cdot V=I^{2}\cdot R={\frac {V^{2}}{R}}\,}$

di mana

${\displaystyle R={\frac {V}{I}}\,}$

adalah hambatan, diukur dalam ohm.